（航空宇航制造工程专业论文）capp与pdm系统集成的研究与开发.pdf

两北工业大学硕上毕业论文 摘要 摘要 计算机辅助工艺设- ；- - ( c a p p ) 是c i m s ( 计算机集成制造系统) 的重要组成部 分和信息源头之一，也是企业实现信息集成的一个关键环节，起着联系c a d 和 c a m 系统的桥梁作用，实现c a p p 系统与企业其它应用系统的集成非常重要。但 是由于历史的因素，现在国内比较流行的c a p p 系统都是独立发展的，具有自己 独立的体系结构、界面风格和使用流程。在与其它系统的集成过程中存在先天的 难度。 p d m 系统以如何管理好产品数据作为应用的立足点，在此基础上着手解决企 业的功能集成、过程集成及人与组织的集成，为企业有效地组织和管理产品数据、 企业经营过程提供有力的支持，可以作为企业各种应用系统的集成平台，包括 c a p p 系统。在p d m 平台上集成c a p p 系统，可以有效地连接设计和制造，实现 c a p p 与c a d c a m ，e r p m r p i i 等系统的数据共享，统一数据源：并且可以充 分利用p d m 系统的各种管理工具，规范企业的工作流程，提高工艺设计与产品 设计、制造之间的并行度，缩短开发周期，降低成本。 本论文对p d m 与c a p p 集成系统的体系结构和集成内容进行了分析，对各 种集成方法和集成模式作了对比，在此基础上讨论了定制开发模式下完成 p d m c a p p 集成需要做的工作。并以t c e n t 与c a p p f r a r n e w o r k 的集成开发为例。 详细介绍了利用商品化c a p p 软件建立企业基于p d m 的工艺信息系统的过程， 包括集成系统中工艺数据的存储和管理、系统问数据的传递、工艺工作流程的管 理，以及定制开发过程中对c a p p 软件和p d m 软件的定制。 1 、工艺数据的存储和管理：对集成系统中工艺数据的存储进行了重新设计， 将原来单独由c a p p 负责工艺数据管理，转换为由p d m 系统和c a p p 共 同负责。 2 1 系统间数据的传递：采用x m l 技术在p d m 和c a p p 系统间传递数据。 3 1 工艺工作流程的管理：对集成系统中的工艺工作流程进行了详细的说明， 并定制了流程模型。 4 1 对c a p p 软件的修改和对p d m 软件定制：主要包括p d m 中工艺数据模 型、消息、菜单、对话框的定制，以及对c a p p 软件启动过程、权限控 制等方面的修改。 关键词：产品数据管理 计算机辅助1 ：艺设计 集成定制 西北= 1 = 业大学硕上毕业论文a b s 订a c t a b s t r a c t t h ec o m p m e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，c a p pi ns h o r t ，i sa ni m p o r t a n tp a r to f c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r e t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) a n di t 。sa l s oak e ys t e pt oa c h i e v e t h ea i mf o re n t e r p r i s e s i n f o l l t i a t i o ni n t e g r a t i o nw h i c hc o n n e c t sc a da n dc a ma sa b r i 旭e s o ，i n t e g r a t i n gc a p p “t ho t h e ra p p l i c a t i o n so fe n t e r p r i s e si sv e r yi m p o r t a n t b u tt h ef e wp o p u l a rd o m e s t i cc a p pp r o d u c t sa r ed e v e l o p e di n d e p e n d e n t l yf o rt h es a k e o fh i s t o r y t h e i ra r c h i t e c t u r e sa r ed i f f e r e n ta n di n d e p e n d e n tf r o me a c ho t h e r s od o t h e i ri n t e r f a c e ss t y l ea n dt h ef l o wo fu s i n g f o rt h e s er e a s o n s t h e r ea r ei n a t ed i f f i c u l t i s t od ot h ei n t e g r a t i o n b a s e do nt h em a n a g e m e n to fp r o d u c td a t a ，t h ep d ms y s t e mi n t e n d st oa c o m p l i s h t h ei n t e g r a t i o no ff u n c t i o n s ，p r o c e s s e s ，s t a f f sa n do r g a n i z a t i o n s ，s oi tc a nh e l pt h e e n t e r p r i s e t om a n a g et h ep r o d u c td a t aa n dw o r k i n gp r o c e s s e sv e r yw e l l f o rt h e s e r e a s o n s ，p d mc a l lb er e g a r d e da sap l a t f o r mt oi n t e g r a t ev a r i o u sk i n d so fa p p l i c a t i o n s ， i n c l u d i n gt h ec a p ps y s t e m b yi n t e g r a t i n gc a p pw i t hp d m t h ed e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r i n gc a nb el i n k e d e f f e c t i v e l ya n dt h ea i mf o rs i n g l ed a t as o u r c ea n dd a t as h a r i n ga m o n gt h es y s t e m so f c a p p ，c a d c a m ，e r p m r p i i ，c a nb ea c h i e v e d i ta l s oh e l p st h ee n t e r p r i s et o s t a n d a r d i z et h ew o r k i n gf l o w ，i m p r o v et h ed e g r e eo fp a r a l l e l i s mb e t w e e nd e s i g n i n g a n dm a n u f a c t u r i n g ，c u tt h ec y c l eo f p r o d u c t i o n ，a n dr e d u c et h ec o s t t h i sp a p e rm a a l y s e st h ea r c h i t e c t u r ea n dc o n t e n t so ft h ei n t e g r a t i n gs y s t e mo f c a p pa n dp d m a n dc o m p a m st h ef e wk i n d so fi n t e g r a t i n gm e t h o d sa n dm o d e s t h e n i n t r o d u c e st h ew o r kt ob ed o n et oa c o m p l i s ht h ei n t e g r a t i o no fp d ma n dc a p pu n d e r t h em o d eo fc u s t o m z a t i o n a tl a s tii n t r o d u c e 。i nd e t a i l ，t h ep r o c e s so fc o n s t r u c t i n gt h e p r o c e s sp l a n n i n gi n f o n i l a t i o ns y s t e mb a s e do np d m ，w h i c hi n c l u d e st h es t o r i n ga n d m a n a g e m e n to fc a p pd a t a ，t h ee x c h a n g eo fd a t ab e t w e e nc a p pa n dp d m ，t h e m a n a g e m e n to fp r o c e s sp l a n n i n gw o r k f l o w a n dt l l ec u s t o m i z a t i o nt l l a tm a d et oc a p p a n dp d ms o f t w a r e 1 ) t b e s t o r i n ga n dm a n g e m e n to fc a p pd a t a ：r e d e s i g nt h es t o r i n gm e t h o do f c a p pd a t ai nt h ei n t e g r a t i o ns y s t e m w h i c hs h a r et h er e s p o n s i b i l i t yf o r m a n a g i n gt h ed a t ab e t w e e nc a p p a n dp d m i n s t e a do f o n l yb yc a p p 2 、t h ed a t ae x c h a n g eb e t w e e nt h es y s t e m s ：u s i n gt h ex m lt e c h n o l o g yt o e x c h a n g et h ed a t a 3 1t h em a n a g e m e n to fp r o c e s sp l a n n i n gw 0 r k f l o w ：i l l u m i n a t et h ep r o c e s s p l a n n i n gw o r k f l o wi nt h ei n t e g r a t i n gs y s t e ma n dm a k et h ew o r k f l o wm o d e l 4 、t h em o d i f i c a t i o nm a d et oc a p ps o f t e w a r ea n dt h ec u s t o m i z a t i o nm a d et o p d ms o f t w a r e ：u s i n gt h et o o l sp r o v i d e db yp d mt om a k et h et e c h n i c sc l a s s 、 a s s o c i a t e dm e s s a g e s ，m e n u sa n dd i a l o g s r e p r o g r a mt h ec a p ps o f t w a r et o m o d i f yt h es t a r t i n gp r o c e s sa n dt h ep r i v i l e g ec o n t r 0 1 k e yw o r d s ：p d m ，c a p p i n t e g r a t i o n ，c u s t o m i z a t i o n 西北工业大学硕士毕业论文 第一章绪论 第一章绪论 随着制造业信息化的发展，以及c a d ( 计算机辅助设计) 、c a m ( 计算机辅 助制造) 和c a p p ( 计算机辅助工艺设计) 应用的深化，p d m ( 产品数据管理) 的 实施和应用也提上了许多企业的日程。p d m 负责管理零件的从材料到产成品整个 过程的所有数据和技术资料，包括c a d 设计数据、c a m 数控程序、c a p p2 1 2 艺规 程文件和各种更改单、汇总表。但是目前国内外的p d m 主要还是侧重于c a d c a m 数据的管理，真正把c a p p 数据也管理起来的还很少，更不用说“全生命周期” 的管理了。国外的某些先进p d m 系统虽然带有c a p p 子系统，但由于适应性、扩 展性等问题，在国内的应用并不广泛。另外，国内的部分制造企业已经相继采用 了一些国产的c a p p 软件系统，如清华天河c a p p 、武汉开目c a p p 、金叶西工大 c a p p f r a m e w o r k 、大天c a p p 、艾科斯特c a p p 、天喻c a p p 等。随着企业信息化 的发展，这些c a p p 系统与c a d c a m ，以及e r p 、m e s 等应用系统的集成要求 ( 特别是对数据共享的需求) 越来越迫切。由于p d m 侧重设计与制造数据的管理， 而c a p p 又是连接设计与制造的桥梁，所以，以p d m 为集成平台，实现c a p p 与 各种应用系统间的信息共享，以及人员、操作、流程等的集成，是一种比较好的 集成c a p p 软件系统的方式。 1 。1c a p p 技术及其发展 c a p p _ 计算机辅助工艺设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 利用计算 机技术辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据 转换为产品制造数据的种技术。其研究和发展最早出现于2 0 世纪6 0 年代后期 的挪威，8 0 年代初期开始在国内兴起。经过三十多年的历程，c a p p 在广度和深 度上都有了很大的进展i l 】。 1 ) 其处理的对象，从结构较简单的回转体、箱体、支架类零件到复杂的飞机 结构件； 2 1 涉及的工艺范围，从普通加工工艺到数控加工工艺；从机械加工工艺到装 配工艺、钣金工艺、热处理工艺、表面处理工艺、特种工艺、数控测量机 监测过程设计、试验r 岂等。 3 ) 在系统设讨 ，从单的修订式或生成式模式，到应用专家系统等人i 礴 能技术，并有硷索、修oj 生成等多种决策的综合智能化系统模式 西北工业大学硕士毕业论文 第一章绪沦 4 ) 在系统应用上，从独立的计算机辅助技术“孤岛”，到满足c i m ( 计算机 集成制造) 要求的集成化系统。 5 ) 在系统开发上，从单纯的学术性探索和技术驱动的原型系统开发，逐步走 向以应用和效益驱动的实用化系统开发。 从系统的实现理念上来讲，c a p p 系统可以分为五类： 交互式c a p p 系统 交互式c a p p 系统采用人机对话的方式基于标准工步、典型工序进行工艺设 计。用户在系统的引导下，交互式地完成工艺设计，其设计质量对人的依赖性很 大，难以保证工艺信息的准确性和可靠性。 派生式c a p p 系统 派生式c a p p 的是通过检索和修改系统中的典型工艺而获得当前零件的工艺 规程。根据零件信息的描述与输入方法不同，派生式c a p p 系统又分为基于成组 技术( o t ) 的派生式与基于特征的派生式c a p p 系统。 创成式c a p p 系统 创成式c a p p 系统中不存入任何工艺过程方案，而是通过一系列决策逻辑和 制造工程数据信息生成工艺规程。由于工艺决策逻辑和工艺设计过程的多样一陛及 复杂性，要实现能够自动排序的完全创成式系统的难度很大。现有的创成式系统 只能算是“半创成型”，即系统中包含有一部分决策逻辑，而其关键部分工序、 工步的排序则采用标准工艺法来实现，或通过人机交互的方式来完成。 c a p p 专家系统 在专家系统中，工艺专家编制工艺的经验和知识存在知识库中，并可进行查 询和修改。推理机从c a d 模型中读取零件制造特征信息，经过逻辑推理，生成工 艺文件输出。创成式c a p p 系统是以逻辑算法加决策表为特征的，而专家系统则 以知识库加推理机为特征的。开发c a p p 专家系统前景广阔，但实践证明专家系 统还存在着几大突出问题：知识的脆弱性、推理的单调性和知识获取的“瓶颈” 等。c a p p 的专家系统方法仍停留在理论研究和简单应用的阶段。 综合式c a p p 系统 综合式系统是将交互式、派生式、创成式与人工智能c a p p 的优点结合在一 起，综合而成的。目前，国内很多c a p p 系统采用这种模式。 传统的c a p p 软件是面向零组件的局部应用，片面追求工艺决策的自动化， 由于机械产品的复杂多样性，以及c a p p 前导技术c a d c a m 技术发展的限制 c a p p 的发展受到了一定的限制，难以形成通用的适应性良好系统。为此，现代的 c a p p 做出了如下的调整：从面向零组件的局部应用，发展为面向整个产。品的全面 应用；从1 艺决策自动化为主，改变为以交互式、人丁决策为主。它不仅仅是 2 西北t 业大学硕上毕业论文 第一章绪论 个工具软件，而是一个“系统”，不仅要辅助工艺人员完成产品工艺的编制，还要 具有一定的工艺信息管理功能。 现代的c a p p 系统结构是以交互式为基础，以知识库为核心，并采用检索、 修订、生成等多工艺决策混合技术和多种人工智能技术的基于知识的交互式c a p p 系统框架。 1 2 企业工艺设计与管理现状 “九五”期间，国家在传统产业技术改造中大力推广电子信息技术，在机 械制造企业中，实行机械设计的“甩图板”工程，并大力推广相关计算机辅助技 术的应用。c a p p 技术也是其中一个非常重要的方面。很多企业或购买商品化的 c a p p 软件，或自行( 联合) 开发，为企业的工艺设计与信息化工作带来了一定的 效益，但在企业实际应用过程中，由于认识的不足和技术水平的限制，工艺设计 与管理工作仍存在很多不足，主要体现在： 1 ) 企业对工艺设计与管理工作的重视不够 国内的企业普遍存在着“重设计、轻工艺”的思想，企业对工艺部门的投入 无论在技术、人员、资金、设备( 计算机设备) 等方面都远远低于设计部门。在 这样的思想影响下，工艺部门的计算机应用和信息化水平成为整个企业发展的瓶 颈，造成工艺信息不能被有效集成，工艺设计工作效率低下，进而影响了整个企 业的计算机应用和信息化水平。 2 ) 工艺设计软件的管理功能薄弱 工艺设计软件在应用过程中涉及到很多数据，包括零部件、工装、材料、工 时定额、关键工序等，以及产品各个阶段不同版本的工艺规程、工艺更改单等。 另外，工艺设计过程还包括这些数据的更改、归档、审批等流程。所要管理的内 容异常庞杂。虽然现在国内涌现出许多商品化的c a p p 软件，这些软件在完成工 艺设计工作时也是各有千秋，但是它们在进行上述数据的管理时却都有这样或那 样的不足。而且有相当多的数据本来就不适合由c a p p 软件管理。 3 ) 信息集成水平低，重复性工作量大，效率低 这体现在两个方面，一是现有的工艺设计系统不能有效地获取c a d 产生的设 计信息，目前，c a p p 与c a d 的集成主要是通过专用接口方式获取产品b o m 和 标题栏的信息，对】：序图及设计示意图的处理还没有通用的解决方案。二是工艺 改计系统没有与企业中其它管理系统共享零部件、材料、设备等数据，造成了大 量的信息冗余，影响了整个企业的牛产周期、效率和质量。 4 ) 工艺计划编制不合理、效率低，资源利用不合理 西北工业大学硕士毕业论丈第一章绪论 由于工艺计划编制人员在进行工艺分工时很难实时掌握各专业厂的生产能力 及设备使用情况，造成各专业厂之间任务分工不均衡。同时，分工路线涉及多个 部门，使整个路线分工任务繁重，编制时间长。另外，在实际生产过程中技术文 件与生产过程的联系不是实时的，技术文件的制定是在投入生产之前进行的，没 有考虑制造资源约束和车间的实际工况。因此，当工艺规程中选定的某台机床设 备被占用时，工件只能排队等待，不能按照车间的实际情况实时调整工艺路线。 5 ) 传统的作业流程与作业方式的影响根深蒂固 由于现在大部分企业内部专业分工精细，组织机构复杂，职能部门多样，由 此导致：职能部门以专业划分，在企业中形成一个个的利益中心，部门之间的 边界极为明显，在一项业务涉及多个部门时，若发生利益冲突，各部门可以把企 业利益放到一边来维护自己的利益。协调内部矛盾耗去了大量的企业精力。为 了加强“内部管理”，企业建立大量制度及审批手续，层层审批、众多领导“签字” 制，大大降低了企业的运行效率，也造成责任的相互推诿。公文旅行、文牍主 义盛行，对公文、报告、表格的检查、校对及控制是企业中极其重要的基础工作， 大量的人力、物力投放在其上，增大了企业的运营成本，降低了企业的竞争力。 在这样的体制与流程下，企业的整体效率并没有得到显著提高。 6 ) 不能有效地并行工作 c a x ( 计算机辅助1 技术引入工程设计部门后，工程设计的业务流程已有了明显 变化( 如图1 1 所示) 。其中工程设计小循环完全在计算机数字环境下实现，并且 其循环周期越来越短，频率逐渐加快。但是，设计、工艺到制造的大循环并没有 得到避免，工艺设计系统在产品的工艺优化、产品的可制造性和工艺性评价等方 面的功能严重不足，不能支持设计、工艺的有效并行，工程设计周期和工程设计 效率还有非常巨大的提升空间。 图1 1c a x 技术支持下的工程 7 ) 难以进行企业应用系统间集成 4 西北1 = 业大学硕：k 毕业论文 第一章绪论 现有的各种企业应用系统基本以c s ( 客户端服务器) 方式为主，使用专有 体系结构、独特的数据模型、多变的用户界面风格和工作流程，c a p p 系统也概莫 能外。而且出于商业保密的需要，各应用系统的核心数据模型和技术也不可能公 开。所以要将这些软件系统以某种统一的风格、数据模型和操作流程集成起来是 很困难的。依照t h em e t ag r o u p 的调查，典型的全球2 0 0 0 家股份有限公司在4 9 项企业应用上面花费的2 5 3 3 用于各应用间信息的集成、共享解决方案上 2 】。 以上这些问题造成企业工艺技术准备周期过长、效率低，进而影响整个企业 的生产周期、响应时间与竞争力。有的问题可以通过改善企业的管理制度得到解 决，有的可以通过实施c a p p 系统解决，而诸如系统间集成、完善流程管理、集 中共享数据等问题单靠实施c a p p 系统是难以解决的。 1 3p d m 的概念及其在制造业中的应用 p d m ( p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ，产品数据管理技术) 最早出现于2 0 世纪8 0 年代初期，目的是为了解决大量工程图纸、技术文档以及c a d 文件的计算机管理 问题，然后逐渐扩展到产品开发过程中的三个主要领域：设计图纸和电子文档的 管理，材料明细表( b i l lo f m a t e r i a l ，b o m ) 的管理及与工程文档的集成，工程变更 请求指令( e n g i n e e r i n gc h a n g er e q u e s e o r d e r , e c r e c o ) 的跟踪与管理。 随着网络、数据库技术的发展，以及客户机服务器与面向对象技术的应用， 最近几年p d m 技术产生了突飞猛进的发展，在美国、日本以及国内得到越来越多 的应用。但是人们对它仍没有一个统一的定义。主要致力于p d m 技术和计算机集 成技术研究与咨询的国际咨询公司c i m d a t a 给出的定义是：“p d m 是一门管理所 有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术。”而g a r t n e tg r o u p 公司给 出的定义为：“p d m 是一个使能器，它用于在企业范围内构造一个从产品策划到产 品实现的并行化协作环境( c o n c u r r e n ta r t - t o p r o d u c te n v i r o n m e n t ，由供应、工程设 计、制造、采购、市场与销售、客户等构成) 。一个成熟的p d m 系统能够使所有 参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与 产品现管的所有异构数据，如图纸与数字化文档、c a d 文件和产品结构等。” 3 1 目前p d m 技术在广大制造企业中的应用已经相当广泛，因为它良好的体系架 构和功能模型，使得它已成为一种能动技术，用于支持企、毗实施先进的管理程序 和管理方法，如b p r ( 事务过程重组) 、c i m s ( 计算机集成制造系统) 、c e ( 并行 工程) 、i s 0 9 0 0 0 认证等：p d m 也被当作是产品生命周期中等种业务过程的底层信 息支持平台，为企业产品的设计、制造、成本控制、质繁控制、售后服务等方面 西北工业大学硕士毕业论文 第章绪论 工作提供了有力的技术支持手段。 p d m 能有效地将产品数据从概念设计、计算分析、详细设计、过程设计、加 工制造、试验验证、销售维护直至产品消亡的整个生命周期内及其各阶段的相关 数据，按照定的数学模式加以定义、组织和管理，使产品数据在其整个生命周 期内一致、最新、共享和安全。它提供产品全生命周期的信息管理，支持异构计 算环境( 不同的计算机、操作系统、网络、数据库等) ，为企业产品的设计与制造 建立了一个并行化的协作环境。p d m 作为工程领域的信息集成框架，为产品数据 及过程管理、并行化产品设计，以及c a d c a p p c a m 系统的集成提供了必要的 支撑环境。目前，p d m 系统是最好的3 c 集成平台。它可以把与产品有关的信息 统一管理起来，并将信息按不同的用途分门别类地进行有条不紊的管理。不同的 c a d c a p p c a m 系统都可以从p d m 中提取各自所需要的信息，再把结果放回 p d m 中，从而真正实现3 c 集成。t , l l 在发达国家，p d m 技术的实施已经取得了显著的效益，受到了广泛的重视。 在机械、电子、纺织业中都有很多成功的案例，为企业降低了成本、缩短了生产 周期，正在成为一种具有强大生命力的技术和企业提高自身竞争力的必备手段。 在国内，p d m 虽然起步较晚，但其作用正在被越来越多的企业认识和接受。在引 入国外高端p d m 产品的同时，也有一些企业开发了适合中国特点、自主知识版权 的p d m 软件 5 】a 1 4c a p p 与p d m 集成的意义 企业应用系统间的集成可以帮助企业完善对数据信息、功能、技术、人员和 流程的统一、集中管理，从而最大限度地降低各部门间交流数据所花费的时间， 以及由此可能导致的错误和数据冗余，并且将同一工程中不同角色的人员、各种 流程和功能统一在一起。这样可以缩短产品的生产准备周期，提高企业的效率和 竞争力。 作为联系“设计”和“制造”的桥梁，c a p p 在制造企业的各种计算机信息系 统中处于非常重要的地位。c a p p 系统产生的二i ：艺数据是产品全生命周期中最重要 的数据之一，同时也是企业制定生产计划和采购计划，进行生产调度的重要基础 数据，在企业的整个产品开发及生产过程中起着举足轻重的作用。 c a p p 有着三方面的集成要求包括：一，面向数控编程自动化基于特征的 c a d c a p p c a m 集成应用：二，面向j 。品数掘共享的c a d c a p p 怒a m ，p d 础e r p 的集成应用；三，面向并行工程( c e ，c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 等先进制造思想的 产品设计、工岂设计、生产计划渊度食过程的集成应用【i j 。 6 西北t 业大学硕上毕业论文 第一章绪论 近年来，随着企业对工艺数据安全、流程控制、更改管理等方面需求的加深， c a p p 功能不断扩展，一些c a p p 系统逐渐增加了相关的管理内容，包括产品结构 管理、权限管理、流程管理、更改管理等，并在工艺部门得到了一些应用。随着 p d m 的推广应用，随之带来了一个不可忽视的问题：c a p p 的这些管理功能和p d m 的管理功能存在着重叠和冲突。p d m 系统从一诞生起就将目标定在数据的“管理” 上，经过多年的应用和改进，p d m 的管理功能已经发展得比较完各和强大。而且， 企业实施p d m ，就是为了应用其管理功能。 因此，有必要将c a p p 与p d m 进行集成，充分利用p d m 的管理功能，并在 p d m 平台的基础上，实现c a p p 与其它各应用系统的信息交流。而且，在p d m 的基础上实现c a p p 与c a d c a m 、e r p 等应用系统的集成也有着诸多积极的意 义： 1 ) 实现数据共享。集成之后，通过p d m ，c a p p 系统可以直接从c a d c a m 系统中获取几何图形、质量、材料等产品的设计信息，e r p 等系统也可以 直接从c a p p 中获取所需的关键工序、工艺路线、工装汇总等数据，从而 省去了重复的手工输入，也避免了由此可能导致的人为错误。集成度较高 的系统，还可以实现数据更新的自动通知，比如某个应用系统修改了产品 数据，其它应用系统可以立即获取更改后的数据。 2 ) 提高并行度。在数据共享的基础上，实现产品设计、工艺编制、制定生产 计划等工作的并行，从而可以在整个工程的某一阶段尽早发现和纠正上游 工作的问题，从而缩短产品的开发周期，降低成本。 3 ) 统一管理和规范工作流程。c a p p 与p d m 集成之后，可以将工艺工作纳 入p d m 的管理之下，从而可以充分利用p d m 的权限管理、流程管理等功 能，规范工艺工作的流程，提高工艺设计的规范化和标准化。企业管理人 员也可以通过p d m 管理工具，对工艺工作进行掌控。 1 5c a p p 与p d m 集成的研究现状 从目前国内外c a p p 的实际应用情况来看，国外的c a p p 技术并不如国内应 用地深入和广泛，而且由于适应性问题，国外的c a p p 软件也很难进入中国的市 场。因此，虽然国外的p d m 产品占据着中国中高端的p d m 市场，但是那些实施 了p d m 系统的企、忆在基于p d m 建立c a p p 子系统时，很少采用这些p d m 产 品附带的c a p p 模块，而是根据企业的情况全新开发一个，或者集成国内的c a p p 产品。 美国、德国等国家的机械制造、f k 比较发达，标准化程度较高，除j 某些x 键 西北工业大学硕上毕业论文 第一章绪论 零部件自己制造外( 占总量的1 0 一3 0 ) ，相当部分采用标准件或者外派给其 他企业生产。这些国家的工人水平受教育的水平也相对较高，在进行生产时不需 要十分详细的工艺指令。因此，发达国家对工艺设计及其计算机辅助系统的要求 相对地就比较低。而国内情况正好相反。从实际调查的情况来看，国内机械制造 业的标准化程度低，自制件所占比例较大( 占总量的5 0 6 0 ) ，由此导致工艺 文件数量大，格式变化多样，一个企业有十几种工艺类型、六七十种工艺表格的 情况很常见。特别是航天系统，有的制造厂竟然有1 2 8 张表格2 4 种工艺规程类型， 外加2 0 多种各式各样的通知单，3 0 多种汇总表，非常的庞大。这些表单之间的相 互关系也非常的杂。另外工人受教育的水平也参差不齐，为了保证加工质量，需 要制定详细的工序、工步等工艺指令。因此，国内的制造企业对工艺设计及其计 算机辅助系统的要求相对就要高一些f 6 1 。 正因为存在上述的这些差异，对c a p p 与p d m 系统集成的研究国内外也存在 较大的差异。首先国外很少有影响较大的c a p p 系统，也极少有进入中国市场的， 在作者参阅的资料中几乎没有提到相关的集成工作。不过有的国外高端p d m 产品 直接附带了c a p p 子系统，如u g s 公司的t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统的m p p 。 m p p 是完全基于t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 进行开发的，两者可以实现紧密集成，而 且可以与c a d c a m 软件u g 很方便地交流数据。但是，m p p 毕竟不是本土软件， 难以适应国内企业的实际情况。在上个世纪八十年代c a p p 概念引入中国后，相 继涌现了众多品牌的c a p p 产品，如清华天河c a p p 、武汉开目c a p p 、金叶西工 大的c a p p f r a m e w o r k 、大天c a p p 、艾科斯特c a p p 、天喻c a p p 等，这些产品植 根于本土企业，适应性比较好。而且由于地理上的便利和文化的一致性，可以很 方便的根据用户的需求进行及时的更改。所以它们在企业中都有着很好的应用。 随着企业信息化的发展，国内的很多企业已经在实施和应用p d m 系统。c a p p 系 统与p d m 系统的集成的要求越来越迫切，在这方面的研究也很多。通过对这些研 究成果的分析和比较，我们认为他们的研究都很成功，其中不乏精彩的范例，但 是仍有再讨论的余地。 在这些研究论文中相当一部分的工作是关于如何在p d m 系统的基础上开发” 一个c a p p 子系统，而没有利用已有的比较成熟的c a p p 系统，如西安交通大学 的刘宁搏士研究的基于p d m 的并行c a p p 系统的体系结构及其实现；合肥工业大 学的梁峰提出了基于p d m 的分布式c a p p 系统。他们的工作虽然比较成功，也的 确解决了企业在工艺设计系统集成化方面的闯题。但是他们也忽略了一点：很多 的企业已经实施了商业化的c a p p 软件，如果采用这新丌发出来的系统，不仅以 前的投资得不到保护，而且以前利用c a p p 软件作出的：【：艺数据也难以导入到新 系统中。 西北工业大学碳：t 毕业论文 第一章绪论 有的论文虽然的确是将已有的c a p p 系统“集成”到p d m 系统中，但是仍存 在集成程度和开发效率的问题，如山东大学的姜兆亮博士提出了基于b o m 的p d m 与c a p p 集成，西北工业大学的贾晓亮、倪颖杰等人提出的基于c o m 组件理论的 p d m 与c a p p 集成方法等等。虽然对于企业来讲，c a p p 与p d m 的集成当然越紧 密越好，这样便于实现工艺数据的集中管理和高度共享。但是这么做也会导致人 员、资金、时间等方面的高投入，有时也会限于系统的开放程度( 客户化定制工 具、a p i 接口等功能的限制) ，难以实现紧密集成。般来讲，只有当两个系统能 够对其底层( 通信、数据库操纵) 的编码进行调整时，才能实现紧密集成。这方 面比较成功的例子是国产p d m 软件a v i d m 与c a p p f r a m e w o r k 的集成。在a v i d m 与c a p p f r a m e w o r k 的集成系统中，两者完全融为一体，具有统一的界面，产品工 艺数据也完全存储在p d m 系统中。这样虽然实现了紧密集成，但是也非常耗费时 间，开发效率比较低下。 因此探讨一种既能满足企业的集成需求，又具有较高开发效率的集成方式方 法很有必要。 1 6 课题来源及研究内容 本课题来源于西安航空发动机( 集团) 公司( x a e c ，阻下简称西航公司) 的 叶片数字化生产线的子项目一一t e 锄c e n t c re n t e r p r i s e ( 以下简称t c e n t ) 与 c a p p f r a m e w o r k 的集成系统开发。 西航公司是重要的航空发动机生产基地，承担了大量的发动机生产、维修任 务。在西航公司c a d c a m 软件u g 已经应用了多年，并取得了较好的使用效果。 同时金叶西工大的c a p p f r a m e w o r k 软件也在西航公司有着广泛的应用。随着这些 软件应用的深入，如何有效地管理它们产生的大量数据( u g 图档和工艺数据) 、 规范企业流程、缩减设计制造的周期，就成了西航公司必须要解决的问题。根据 对企业实际需求的分析，以及对各种p d m 软件的比较，西航公司决定采用u g s 的t c e m 软件，建立企业的p d m 系统。t c e n t 可以与u g 进行紧密集成，同时也 可以将已有的产品数据( u g 软件生成的产品结构、c a d 图档等) 无损地导入到 系统中，最大限度地保留已有的技术成果。为了实现对工艺数据的集中管理，有 必要将t c e n t 与c a p p f r a m e w o r k 进行集成。 作者所做的具体工作如下： 1 1 研究p d m 与c a p p 的集成模式。比较、分析各种基于p d m 建立c a p p 子系统的模式，探索一种既能满足企业集成需求，又具有较高开发效率的 模式定制开发式集成。 西北工业大学硕士毕业论文 第一章绪论 2 ) 研究p d m 系统对c a p p 子系统的管理方法，包括工艺文档、工艺工作流 程、以及权限的管理。利用p d m 系统提供的客户化开发工具，定义p d m 中的工艺文档类( 其中包括用于文档管理的属性和新建、删除、编辑等操 作方法) ，并说明了工艺文档与产品b o m 的关系；利用p d m 的流程管理 功能，定义了工艺工作的流程模型；利用p d m 系统的用户、权限等管理 功能替代c a p p 中相对应的功能。 3 ) p d m 与c a p p 集成系统体系结构的分析与设计。针对定制开发式集成，本 文详细阐述了集成系统的体系结构，以及集成系统中p d m 和c a p p 的关 系，以及它们各自所处的地位。 4 ) p d m c a p p 集成接口、模块的分析、设计和开发。主要包括两个系统的数 据交流模块、c a p p 子系统的应用模式控制模块、以及c a p p 予系统的主 管进程。 5 ) 将己存在的工艺规程导入集成系统中。将原来由c a p p 系统单独负责存储 管理的工艺规程，按照集成系统的格式要求导入到新的集成系统中。 1 7 论文安排 本文的第一章对c a p p 技术发展和目前企业应用中存在的问题作了简要介绍， 结合p d m 技术在企业中的广泛应用指出c a p p 与p d m 的集成是c a p p 的发展趋 势，并指出两者集成的关键技术是基于p d m 的工艺信息管理和工作流程管理。第 二章则从体系结构、功能特点，以及实施方法等方面对p d m 和c a p p 作了一个简 要的介绍。紧接着第三章则从开发的角度讲述了集成c a p p 和p d m 的模式、内容， 以及集成目标，也就是在p d m 系统下如何应用c a p p 子系统进行相关的工艺工作。 第四章则重点叙述了c a p p 子系统部分集成开发的内容和实现方法，包括数据交 流、模式控制等，并对企业集成环境下c a p p 工艺资源管理作了简单的介绍。第 五章则给出了整个集成系统的全貌和运行实例。第六章是本文的总结和展望。 1 8 本章小结 本章首先分析了c a p p 技术在企业中的应用及其存在的问题，然后说明了 p d m 在企业信息化过程中所起的重要的作用。在上述讨论的基础上点明将c a p p 与p d m 集成具有重大的意义。随后，本章还简单谈了一下目前国内外有天这两个 系统集成的研究情况。最后给出课题的来源、研究内容，以及论文的内容安排。 = t f i 北业凡学顺i j 毕业除殳 筇市p d m 与c a i ，p 简介 第二章p d m 与c a p p 简介 p d m 和c a p p 系统都是比较复杂的大型软件，第一章我们已经讨论了这两个 系统的概念、现状及其发展。而它们的体系结构、功能特点等对于集成j 1 ：发柬讲 也是非常重要的参考内容，如果埘这些没有清晰的了解，则集成i ：作 l 4x f i - 进行。 冈此在讨沦具体的集成丌发之前，有必要对这两个系统的上述内容作_ f 介绍， 并简单说明一下它们的实施方法。 2 1p d m 系统 2 1 1p d m 的体系结构 p d m 系统的体系结构lz j 分为四层，它们是用户界面层、功能模块层及丌发：1 具层、框架核心层和系统支持层。如图2 - 1 所示： 用，。界面层吲形化用p 界面 功能模块苁系统 u 了仓 t 作流 产鼎 零件分类_ r 程变集成 库与文构j 配 开发工具层 管理程管理。i 榆索一卫锗垲 i 目 档管婵置管j ! ! l ! 框架核心层对象管础 征架( o m f ) 系统支持层 阿络和。篾系数据库管型系统 图2 1p d m 的体系结构 1 ) 用户界而层：向用户提供交互式的图形界面。包括i ，j 视化的浏览器、各种 菜巾、对话框等，用于支持命令的操作与信息的输入输出。h 前流行的图形界面 包括w e b 浏览器( 如i e 和n e t s c a p e ) 和普通窗口( 如i c e n t 的绎典客户端) ， 般粑劲普通窗 式的客户端功能比较丰富。 2 1 功能模块及”发 具层：除了系统管理外，p d mj , j 川。提供的f i 要功能 模块有f b f 仓库与文档管理、工作流程管理、毒什分类。j 榆索、l 程变更管理、 ，二：l 越 i 构o 眦胃管理、集成工其等。 3 ) 柑梨骸心层：提供实现p d m 各种功